具有多速組合器的動力路徑分開式變速器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及車輛中使用的動力路徑分開式變速器。
【背景技術(shù)】
[0002] 動力路徑分開式變速器構(gòu)架被使用在許多類型的混合動力車輛驅(qū)動裝置中并且 被用作連續(xù)可變動力傳動系。在簡單的動力路徑分開式變速器中，動力被分成兩路。該動力 分路器通常是行星式的，其允許在輸入與輸出之間的速度變化，但在輸入元件和兩個輸出 元件之間具有固定的扭矩分配。典型地一個動力路徑是具有固定的速度和扭矩比的簡單機(jī) 械路徑。另一個動力路徑含有提供可變速度和扭矩比的變化器元件。來自這兩個路徑的輸 出的動力在一個組合器齒輪處重新組合。
[0003] 在運(yùn)行中，當(dāng)從零速度開始時，該變速器在其輸入處以非零速度和扭矩開始并且 在其輸出處以零速度開始。該變化器被調(diào)節(jié)成提供上至通過變化器動力路徑倍增的最大扭 矩。隨著該變速器輸出開始轉(zhuǎn)動，該變化器扭矩比率減小而該變化器輸入的速度開始下降。 當(dāng)該變化器輸入速度接近零時，本質(zhì)上被傳遞通過變化器(并且因此通過變化器路徑）的唯 一動力是由于體積損失(例如滑移)所導(dǎo)致的。代替地，動力被幾乎排他地傳遞通過該固定 機(jī)械動力路徑。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)中已知許多變換器構(gòu)型。而且，在這些構(gòu)型之中，通常液壓變化器類型是 優(yōu)選的。例如，該變化器可以包括一個靜液壓栗和電動機(jī)組。通常在車輛應(yīng)用中，所希望的 是使部件的空間、重量和成本最小化。為此目的，在這樣的動力路徑分開式變速器的情況 下，特別希望的是使該變速器的液壓部分的尺寸最小化。此外，根據(jù)該變速器的所需工作周 期，用單一變化器來應(yīng)對所有所需運(yùn)行狀況通常不是最佳的。在這些情況下，增大這樣的變 速器的運(yùn)行范圍的簡單解決方法是將一個多速變速器(例如副傳動箱)添加到該動力路徑 分開式變速器的輸出上。這樣的解決方法允許使用較小的變化器。然而，這使變速器增加了 顯著的重量和軸向長度。
[0005] 舉例而言，德國公司芬特(Fendt)已經(jīng)開發(fā)了用于農(nóng)業(yè)車輛和機(jī)械的無級變速器 (例如VARIO?變速器）。這些無級變速器采用了這樣的動力路徑分開式設(shè)計(jì)并且額外使 用了雙速副傳動箱。然而，這些變速器采用了針對高速和低速范圍的同步器組件，并且這可 能造成在移動時改變范圍困難。
[0006] 而且，在US 7357744中，Kinetics Drive Solutions披露了一種采用這種樣的動 力路徑分開式設(shè)計(jì)的液壓機(jī)械無級變速器(HMCVT)。這種HMCVT使用行星齒輪系統(tǒng)對車輛或 固定設(shè)備提供液壓和機(jī)械動力的組合。該發(fā)明進(jìn)一步包括多種不同的輔助元件來改善 HMCVT的性能。
[0007] 盡管迄今取得了進(jìn)展，但仍需要繼續(xù)減少這些有用變速器的尺寸、重量、和成本。 本發(fā)明解決了這些和如下所述的其他需要。
[0008] 概述
[0009] 一個動力路徑分開式變速器可以通過將來自一個可變比率動力路徑和其他動力 路徑的輸出在一個組合器處組合之前將一個合適的多速驅(qū)動組件結(jié)合到該變速器中的該 可變比率動力路徑中來制造得更緊湊。為此目的，合適的多速傳動組件具有至少兩個可選 擇的傳動比。
[00?0]這樣的動力路徑分開式變速器包括一個變速器輸入和輸出、一個輸入動力分路 器、至少一個固定比率機(jī)械動力路徑和至少一個可變比率動力路徑、一個組合器、以及一個 多速傳動組件。該輸入動力分路器包括一個輸入并且至少包括第一輸出和第二輸出。該變 速器的輸入連接該動力分路器輸入，該動力分路器的第一輸出連接該固定比率機(jī)械動力路 徑的輸入，該動力分路器的第二輸出連接該可變比率動力路徑的輸入。該組合器將該固定 比率機(jī)械動力路徑的輸出和該可變比率動力路徑的輸出與該變速器的輸出相聯(lián)接。該多速 傳動組件包括至少兩個可選擇的傳動比并且被結(jié)合在該可變比率動力路徑的輸入和輸出 之間。
[0011]為了提供可變比率動力，該可變比率動力路徑可以包括一個變化器，在該變化器 中一個變化器輸入連接該動力分路器的第二輸出，并且一個變化器輸出連接該多速傳動組 件。為此目的可以考慮不同類型的變化器，包括由以下各項(xiàng)組成的組中的變化器:環(huán)形摩擦 傳動裝置、具有多個可變套筒的滑輪、可變錐形傳動裝置、發(fā)電機(jī)和電動機(jī)組、液力裝置或 靜液壓裝置。在一個所希望的實(shí)施例中，該變化器是包括一個靜液壓栗與馬達(dá)組的靜液壓 裝置。
[0012] 此外，還可以采用多種不同類型的多速驅(qū)動器組件。例如，適合的多速傳動組件包 括在該變化器的輸出與該可變比率動力路徑的輸出之間并聯(lián)聯(lián)接的一個高速摩擦離合器 和一個低速摩擦離合器。在其他實(shí)施例中，可以采用牙嵌離合器或同步器。
[0013] 在多個示例性實(shí)施例中，所使用的動力分路器可以是一個行星齒輪組?？梢栽谠?變速器的多個不同點(diǎn)處采用傳遞齒輪。此外，可以遍布變速器出現(xiàn)多個齒輪聯(lián)軸器，例如在 可變比率動力路徑中和/或在多速傳動組件中。
[0014] 對于許多車輛(包括用于重載用途的車輛)而言，使用本發(fā)明的可變比率動力路徑 具有兩個速度的（即，多速傳動組件是雙速驅(qū)動組件)改進(jìn)型變速器是足夠的。
[0015] 附圖簡要說明
[0016] 圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)的簡單的動力路徑分開式變速器的示意圖。
[0017] 圖2示出了具有雙速副傳動箱的現(xiàn)有技術(shù)動力路徑分開式變速器的示意圖。
[0018] 圖3示出了本發(fā)明的在可變比率動力路徑中具有雙速傳動組件的動力路徑分開式 變速器的示意圖。
[0019] 圖4示出了本發(fā)明的在可變比率動力路徑中具有雙速傳動組件的動力路徑分開式 變速器的示意圖，其中該分路器以替代性方式連接。
[0020] 詳細(xì)描述
[0021 ]除非上下文另有要求，在整個說明書和權(quán)利要求書中，詞語"包括"、"包含"等應(yīng)在 開放的包括意義上進(jìn)行解釋。詞語"一"、"一個"和類似詞被認(rèn)為是意指至少一個并且不限 于只有一個。
[0022] "變速器的扭矩比"被定義為變速器輸出處的扭矩除以變速器輸入處的扭矩。"變 速器的速度比"被定義為變速器輸出處的速度除以變速器輸入處的速度。
[0023] "變化器"是指可以改變所提供的輸入的扭矩比和速度比的裝置。"變化器的扭矩 比"被定義為變化器輸出處的扭矩除以變化器輸入處的扭矩。"變化器的速度比"被定義為 變化器輸出處的速度除以變化器輸入處的速度。
[0024]在此，多速傳動組件和組合器的組合被稱為多速組合器。
[0025]圖1中示出了具有兩個動力路徑的簡單的現(xiàn)有技術(shù)動力路徑分開式變速器的示意 圖。動力路徑分開式變速器1包括變速器輸入軸2和變速器輸出軸3、輸入動力分路器4、固定 比率機(jī)械動力路徑5(由虛線展示出）、可變比率動力路徑6(由虛線展示出）、以及組合器16。 在此，輸入動力分路器4是行星齒輪組(如示意性示出的），并且組合器16是由組合器齒輪7 和傳遞齒輪12組成的齒輪聯(lián)軸器。變化器8被用來改變可變比率動力路徑6中的扭矩，并且 包括變化器輸入8a和變化器輸出8b。在圖1中還示意性展示了由傳遞齒輪10、11組成的一個 齒輪聯(lián)軸器14,在實(shí)際的實(shí)施例中典型地采用了這些傳遞齒輪，但它們的數(shù)量和位置根據(jù) 實(shí)際實(shí)施例的具體設(shè)計(jì)和構(gòu)型而變化。
[0026]變速器輸入軸2連接輸入動力分路器4的輸入4a。輸入動力分路器4的第一輸出4b 和第二輸出4c被對應(yīng)地連接固定比率機(jī)械動力路徑5和可變比率動力路徑6的輸入5a和輸 入6a。固定比率機(jī)械動力路徑5和可變比率動力路徑6的輸出5b和輸出6b對應(yīng)地連接組合器 齒輪7和軸13,在該組合器齒輪和軸處它們被組合并且聯(lián)接至變速器輸出軸3。
[0027]到變速器1的輸入功率因此被分成兩個路徑5、6。輸入動力分路器4允許輸入4a和 輸出4b、4c之間的速度變化，但在它們之間具有固定的扭矩分配。固定比率機(jī)械動力路徑5 是具有固定的速度和扭矩比率的簡單機(jī)械路徑?？勺儽嚷蕜恿β窂?通過變化器8提供了可 變速度和扭矩比率。來自各個路徑的動力在組合器齒輪7和軸13處重新組合，并且然后傳輸 到變速器1的輸出軸3。
[0028]在圖1中，輸入動力分路器4被示出為簡單的行星齒輪組。輸入動力分路器4的輸入 4a連接行星齒輪架4pc。輸入動力分路器4的第一輸出4b和第二輸出4c對應(yīng)地連接行星齒圈 4r和行星太陽齒輪4s。
[0029] 變化器8可以具有許多不同的設(shè)計(jì)和構(gòu)型，包括環(huán)形摩擦傳動裝置、具有多個可變 套筒的滑輪、可變錐形傳動裝置、發(fā)電機(jī)/電動機(jī)組、液力裝置或靜液壓裝置。在一個示例性 實(shí)施例中，變化器8是呈一個靜液壓栗與馬達(dá)組的形式。
[0030] 在開始運(yùn)行時，動力被以非零扭矩和速度提供至變速器輸入軸2,而變速器輸出軸 3處于零扭矩和速度。變化器8被調(diào)節(jié)成提供上至通過變化器動力路徑6倍增的最大扭矩。此 時，沒有動力傳遞通過固定比率機(jī)械動力路徑5,并且所有動力都傳遞通過可變比率動力路 徑6。隨著變速器輸出軸3開始轉(zhuǎn)動，變化器8的變化器扭矩比減小而變化器輸入8a的速度開 始下降。當(dāng)該變速器接近其最高速度比時，變化器輸出8b處的扭矩接近零。盡管存在變化器 8提供的針對動力分路器輸出4c的保持扭矩，但當(dāng)變化器輸入8a的速度接近零時，被傳遞通 過變化器8的唯一動力是由于該變化器的設(shè)計(jì)產(chǎn)生的體積損失（例如打滑、泄漏等）。此時， 因?yàn)樽兯倨鬏斎胼S2和輸出軸3之間的動力被幾乎排他地傳遞通過簡單的機(jī)械固定比率機(jī) 械動力路徑5，所以變化器8的任何機(jī)械效率損失都沒有顯著影響。
[0031] 液壓變換器是和圖1相似的動力路徑分開式變速器中使用的優(yōu)選裝置。并且雖然 這樣的變速器有效地工作，但在大多數(shù)移動應(yīng)用中，所希望的是使該變速器的液壓部分最 小化，以實(shí)現(xiàn)空間、重量和成本的減少。根據(jù)該變速器的所需工作周期，可能無法使得一個 變化器對于所有所希望的運(yùn)行狀況都是最佳的。如上所述，可以因此將副多速傳動箱添加 到該動力路徑分開式變速器的輸出上，以增加該變速器的運(yùn)行范圍。通過這樣的解決方法， 可以使用較小的變化器。然而，添加一個副傳動箱通常增加了重量并且顯著增加了變速器